Důležité výpočty v elektronice: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Tento Instructable má v úmyslu vyjmenovat některé důležité výpočty, o kterých si musí být inženýři/výrobci elektroniky vědomi. Upřímně řečeno, existuje spousta vzorců, které se do této kategorie vejdou. Omezil jsem tedy tento Instructable pouze na základní vzorce.

U většiny uvedených vzorců jsem také přidal odkaz na online kalkulačky, které vám mohou pomoci provádět tyto výpočty snadno, když se stanou těžkopádnými a časově náročnými.

Krok 1: Kalkulačka životnosti baterie

Při napájení projektů pomocí baterií je důležité, abychom věděli, jak dlouho vydrží baterie napájet váš obvod/ zařízení. To je důležité pro prodloužení životnosti baterie a zabránění neočekávanému selhání vašeho projektu. S tím jsou spojeny dva důležité vzorce.

Maximální doba, po kterou může baterie napájet zátěž

Životnost baterie = kapacita baterie (mAh nebo Ah) / zatěžovací proud (mA nebo A)

Rychlost, při které zátěž odebírá proud z baterie

Rychlost vybíjení C = Zatěžovací proud (mA nebo A) / Kapacita baterie (mAh nebo Ah)

Rychlost vybíjení je důležitým parametrem, který rozhoduje o tom, kolik proudu může obvod bezpečně odebírat z baterie. To je obvykle označeno v baterii nebo bude uvedeno v jeho datovém listu.

Příklad:

Kapacita baterie = 2000mAh, zatěžovací proud = 500mA

Životnost baterie = 2000mAh / 500mA = 4 hodiny

Rychlost vybíjení C = 500mA/2000mAh = 0,25 C

Zde je online kalkulačka životnosti baterie.

Krok 2: Ztráta výkonu lineárního regulátoru

Lineární regulátory se používají, když potřebujeme k napájení obvodu nebo zařízení pevné napětí. Některé z populárních lineárních regulátorů napětí jsou řady 78xx (7805, 7809, 7812 atd.). Tyto lineární regulátory fungují tak, že snižují vstupní napětí a poskytují na výstupu stabilní výstupní napětí. Ztrátový výkon v těchto lineárních regulátorech je často přehlížen. Znát ztrátový výkon je velmi důležité, takže designéři mohou pomocí chladičů kompenzovat vysoký ztrátový výkon. To lze vypočítat pomocí níže uvedeného vzorce

Ztrátový výkon je dán vzorcem

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

Pro výpočet výstupního proudu

IOUT = PD / (VIN - VOUT)

Příklad:

Vstupní napětí - 9V, Výstupní napětí - 5V, Proudový výstup -1A Výsledek

PD = (VIN - VOUT) x IOUT

= (9 - 5) * 1

= 4 watty

Online kalkulačka pro ztrátový výkon lineárního regulátoru.

Krok 3: Kalkulačka děliče napětí

Rozdělovače napětí se používají k rozdělení příchozích napětí na požadované úrovně napětí. To je velmi užitečné pro vytváření referenčních napětí v obvodech. Dělič napětí je obvykle konstruován pomocí nejméně dvou rezistorů. Další informace o tom, jak děliče napětí fungují. Vzorec používaný u děličů napětí je

Určení výstupního napětí Vout = (R2 x Vin) / (R1 + R2)

Určení R2 R2 = (Vout x R1) / (Vin - Vout)

Určení R1 R1 = ((Vin - Vout) R2) / Vout

Pro určení vstupního napětí Vin = (Vout x (R1 + R2)) / R2

Příklad:

Vin = 12 V, R1 = 200k, R2 = 2k

Vout = (R2 x Vin) / (R1 + R2)

Vout = (2k x 12)/(200k+2k)

=0.118

= 0,12 V

Krok 4: Kalkulačka časování RC

RC obvody se používají ke generování časových zpoždění v mnoha obvodech. To je způsobeno působením odporu, který ovlivňuje nabíjecí proud, který proudí do kondenzátoru. Čím větší je odpor a kapacita, tím více času trvá nabíjení kondenzátoru, což se projeví jako zpoždění. To lze vypočítat pomocí vzorce.

Určení času v sekundách

T = RC

Chcete -li určit R.

R = T / C

K určení C

C = T / R

Příklad:

R = 100K, C = 1uF

T = 100 x 1 x 10^-6

T = 0,1 ms

Vyzkoušejte tuto online kalkulačku časové konstanty RC.

Krok 5: Rezistor LED

LED diody jsou zcela běžné v elektronických obvodech. Také LED diody se často používají s odporem omezujícím proud, aby se zabránilo poškození nadměrného proudu. Toto je vzorec použitý pro výpočet hodnoty sériového odporu použitého s LED

R = (Vs - Vf) / If

Příklad

Pokud používáte LED s Vf = 2,5V, If = 30mA a vstupním napětím Vs = 5V. Pak bude odpor

R = (5 - 2,5 V) / 30 mA

= 2,5 V / 30 mA

= 83 Ohmů

Krok 6: Astabilní a monostabilní multivibrátor pomocí IC 555

555 IC je univerzální čip, který má širokou škálu aplikací. 555 zvládne vše hned od generování čtvercových vln, modulace, časových zpoždění, aktivace zařízení. Astable a Monostable jsou dva běžně používané režimy, pokud jde o 555.

Astabilní multivibrátor - produkuje puls čtvercových vln jako výstup s pevnou frekvencí. O této frekvenci rozhodují odpory a kondenzátory, které jsou s ní použity.

S danými hodnotami RA, RC a C. Frekvenční a pracovní cyklus lze vypočítat pomocí níže uvedeného vzorce

Frekvence = 1,44 / ((RA +2RB) C)

Pracovní cyklus = (RA + RB) / (RA + 2RB)

Pomocí hodnot RA, RC a F lze kapacitu vypočítat pomocí níže uvedeného vzorce

Kondenzátor = 1,44 / ((RA + 2RB) F)

Příklad:

Odpor RA = 10 kohm, odpor RB = 15 kohm, kapacita C = 100 mikrofarad

Frekvence = 1,44 / ((RA+2RB)*c)

= 1,44 / ((10k+2*15k)*100*10^-6)

= 1,44 / ((40k)*10^-4)

= 0,36 Hz

Pracovní cyklus = (RA+RB)/(RA+2RB)

= (10k+15k)/(10k+2*15k)

= (25k)/(40k)

=62.5 %

Monostabilní multivibrátor

V tomto režimu bude IC 555 produkovat vysoký signál po určitou dobu, když se sníží vstup spouště. Používá se ke generování časových zpoždění.

S danými R a C můžeme vypočítat časové zpoždění pomocí níže uvedeného vzorce

T = 1,1 x R x C

Chcete -li určit R.

R = T / (C x 1,1)

K určení C

C = T / (1,1 x R)

Příklad:

R = 100 k, C = 10 uF

T = 1,1 x R x C

= 1,1 x 100 k x 10 uF

= 0,11 s

Zde je online kalkulačka pro Astable multivibrator a Monostable multivibrator

Krok 7: Odpor, napětí, proud a výkon (RVCP)

Začneme od základů. Pokud jste se seznámili s elektronikou, možná jste věděli, že odpor, napětí, proud a výkon spolu navzájem souvisí. Změnou jednoho z výše uvedených se změní další hodnoty. Vzorec pro tento výpočet je

K určení napětí V = IR

Určení proudu I = V / R

Pro stanovení odporu R = V / I

Pro výpočet výkonu P = VI

Příklad:

Uvažujme níže uvedené hodnoty

R = 50 V, I = 32 mA

V = I x R

= 50 x 32 x 10^-3

= 1,6V

Pak bude síla

P = V x I

= 1,6 x 32 x 10^-3

= 0,0512 Wattů

Zde je online kalkulačka zákonů Ohmů pro výpočet odporu, napětí, proudu a výkonu.

Aktualizuji tento Instructable o další vzorce.

Zanechte níže své komentáře a návrhy a pomozte mi přidat další vzorce do tohoto Instructable.